Question

【题目】世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯．二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热．实验室以电解法制备ClO2的流程如下：
已知：①NCl3是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自燃爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定．②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
回答下列问题：
（1）电解时，发生反应的化学方程式为 ． 实验室制备气体B的化学方程式为 ． 为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl3的浓度；② ．
（2）NCl3与NaClO2（亚氯酸钠）按物质的量之比为1：6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2 ， 该反应的离子方程式为 ．
（3）ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液．为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验： 步骤1：准确量取ClO2溶液10mL，稀释成100mL试样；
步骤2：量取V1 mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30min
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL．（已知I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）
①上述步骤3中滴定终点的现象是；
②根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的浓度为g/L（用含字母的代数式表示）．
（4）在一定温度下，溶质溶解在两种互不相溶的溶剂中的浓度之比是一个常数K，若c（A）、c（B）（gL ）分别表示溶质在A、B两种溶剂中的浓度，则有 =K．对于而言， =85．现有2.0L碘水，其中含I20.020g，若用CCl4萃取，按两种方法萃取：第一种方法用50mLCCl4萃取一次；第二种方法是分两次萃取，每次用25mLCCl4 ． 为了比较哪种方法效果好，需求算两种情况下碘水中残余的质量．第一种方法碘水中残余的质量 ， 第二种方法碘水中残余的质量 ．

Answer 1

【答案】
（1）NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O；控制好反应温度
（2）NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣
（3）溶液蓝色变为无色，且30s内不变色；
（4）0.0064g；0.0046g
【解析】解：NH4Cl溶液中加入盐酸进行电解得到NCl3 ， 结合元素守恒可知，生成的气体A为H2 ， NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2与气体B，气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则B为NH3 ． （1）由上述分析可知，电解发生反应：NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；实验室用氯化铵与氢氧化钙在加热条件下制备氨气，反应生成氯化钙、氨气与水，反应方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O， 由题目信息可知，NCl3极易爆炸，尽量用稀有气体进行稀释，在热水中易分解，电解中应注意：控制好生成NCl3的浓度，控制好反应温度；
所以答案是：NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O；控制好反应温度；（2）NCl3与NaClO2按物质的量之比为1：6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2与NH3 ， 由氢元素守恒可知，有水参加反应，1molNCl3得到1molNH3 ， 由ClO2﹣、ClO2中Cl原子与O原子之比均为1：2，结合电荷守恒可知，反应还生成NaCl与NaOH，反应离子方程式为：NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣ ， 所以答案是：NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣ ， （3）①碘反应完毕，加入最后一滴Na2S2O3溶液，溶液蓝色变为无色，且30s内不变色，说明反应到达终点，
所以答案是：溶液蓝色变为无色，且30s内不变色；②ClO2与I﹣反应得到Cl﹣与I2 ， 由电子转移守恒及已知反应，可得关系式：2ClO2～5I2～10S2O32﹣ ， 则V1 mL试样中ClO2的物质的量为c mol/L×V2×10﹣3L× ，故100mL溶液中ClO2的物质的量为为c mol/L×V2×10﹣3L× × ，故原10mL溶液中ClO2的质量为c mol/L×V2×10﹣3L× × ×68.5g/mol，
浓度．
ClO2与I﹣反应得到Cl﹣与I2 ， 由电子转移守恒及已知反应，可得关系式：2ClO2～5I2～10S2O32﹣ ， 则V1 mL试样中ClO2的物质的量为c mol/L×V2×10﹣3L× ，故100mL溶液中ClO2的物质的量为c mol/L×V2×10﹣3L× × ，故原10mL溶液中ClO2的质量为c mol/L×V2×10﹣3L× × ×67.5g/mol=cV2×10﹣3× × ×67.5g，即原溶液中ClO2的浓度为（cV2×10﹣3× × ×67.5g）÷0.01L= g/L，所以答案是： ；（4）按一次萃取，设C（H2O）=x，则C（CCl4）=85x，C（H2O）V（H2O）+C（CCl4）V（CCl4）=m（I2）
2x+85x×0.05=0.02
x=0.0032g/L，
残存碘的量m（I2）=2L×0.0032g/L=0.0064g，
按两次萃取设C（H2O）=a（第一次）
2a+85a×0.025=0.02
a=0.0048g/L，
m（I2）=0.0048g/L×2L=0.0096g，
再设C（H2O）=b（第二次），2b+85b×0.025=0.0096
b=0.0023g/L，
残存碘量m（I2）=2L×0.0023g/L=0.0046g，
第二种方法好，
所以答案是：0.0064g，0.0046g；